脫硫塔加濕電結(jié)構(gòu)受力分析

陳世見

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖 364000）

0 引言

近年來，國家對火力電廠的環(huán)保提出了更高要求，脫硫塔加塔頂加濕電結(jié)構(gòu)在脫硫、除塵中具有明顯效果，此技術(shù)符合國家現(xiàn)有環(huán)保要求。脫硫塔加濕電結(jié)構(gòu)開始廣泛使用，由于該結(jié)構(gòu)下部直徑小、上部直徑大、荷載集中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，因此需有限元詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)受力特點。

1 結(jié)構(gòu)模型

某電廠項目吸收塔及塔頂濕電結(jié)構(gòu)，下部吸收塔直徑D1=6.6 m，上部濕電直徑D2=8.1 m，總高H=43 m，采用Midas 有限元計算分析軟件建模，結(jié)構(gòu)計算模型如圖1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)模型

塔體結(jié)構(gòu)荷載包括自重、設(shè)備運行荷載、正壓2000 Pa、底部漿液壓力、風(fēng)載、地震載。塔體底部漿液液位高為Hn=11 m，漿液密度為ρ=1.12 t/m3，按三角形流體壓力分布，標(biāo)高11 m，壓力為0，底部壓力為P=123 kN/m3。風(fēng)載：基本風(fēng)壓wk=0.4 kN/m2，體型系數(shù)μs=1.0，各高度風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值見表1。地震荷載：地震烈度為7 度，Ⅲ類場地，地震分組二組，地震影響系數(shù)最大值αmax=0.12，特征周期為Tg=0.55 s。

2 計算分析

2.1 應(yīng)力情況

由于計算考慮各種工況條件，本文按最不利分布情況作為分析條件，分別取開孔處剖面段與非開孔處剖面段的應(yīng)力分布做為對比分析。圖2 非開孔處剖段面在截面變徑段應(yīng)力較為集中，最大應(yīng)力在塔底σmax1=50.4 N/mm2；圖3 塔體開孔處發(fā)生應(yīng)力突變，最大應(yīng)力在開孔處σmax2=92.9 N/mm2，開孔處為結(jié)構(gòu)的相對薄弱點；圖4 塔體結(jié)構(gòu)開孔處加強、變徑段剛度加大，加強后塔體最大應(yīng)力在塔體底部σmax3=56.5 N/mm2，加強后對減少塔體應(yīng)力集中具有顯著效果。

2.2 變形情況

塔體結(jié)構(gòu)的變形結(jié)果如圖5 所示，最不利荷載組合情況下頂部變形最大23.6 mm，傾斜度為1/1822，塔體傾斜變形量較小滿足結(jié)構(gòu)的運行要求。

表1 各高度風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

圖2 非開孔處剖段面應(yīng)力分布

圖3 開孔處剖段面應(yīng)力分布

圖4 結(jié)構(gòu)加強后應(yīng)力分布

圖5 結(jié)構(gòu)變形分布

2.3 屈曲情況

塔體結(jié)構(gòu)進行特征屈曲分析，計算結(jié)果屈曲特征值為20.7，安全裕量滿足。塔體結(jié)構(gòu)行非線性屈曲分析，計算方法按位移控制法，通過控制頂點最大位移計算，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析結(jié)果如圖6，其計算穩(wěn)定系數(shù)為17，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)較大，安全裕量完全滿足設(shè)備使用要求。

3 結(jié)論

（1）脫硫塔加塔頂加濕電結(jié)構(gòu)計算復(fù)雜，存在多個薄弱點，在設(shè)計過程中應(yīng)采用有限元進行分析，控制開孔、變徑段等處的應(yīng)力突變，應(yīng)加強塔體的構(gòu)造措施。

（2）塔體整體變形較小，滿足設(shè)備運行要求。

圖6 結(jié)構(gòu)荷載—時間曲線

（3）塔體屈曲計算穩(wěn)定系數(shù)較大，安全裕量滿足設(shè)備運行要求。